机械工程控制基础复习题B
一. 填空题
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
对控制系统的基本要求一般可以归纳为稳定性、 快速性 和 准确性 。 按系统有无反馈，通常可将控制系统分为 开环系统 和 闭环系统 。 在控制工程基础课程中描述系统的数学模型有 微分方程 、 传递函数 等。 误差响应 反映出稳态响应偏离系统希望值的程度，它用来衡量系统 控制精度的程度。 一阶系统
1的单位阶跃响应的表达是 。 Ts?1有系统的性能指标按照其类型分为时域性能指标和 频域性能指标 。 频率响应是线性定常系统对 谐波 输入的稳态响应。
稳态误差不仅取决于系统自身的结构参数，而且与 的类型有关。 脉冲信号可以用来反映系统的 。
10. 阶跃信号的拉氏变换是 。
二． 图1为利用加热器控制炉温的反馈系统 炉温控制系统-电炉热电偶加热器-Uf+-UeUg给定毫伏信号+电压放大功率放大可逆电机减速器自偶调压器~220V 试求系统的输出量、输入量、被控对象和系统各部分的组成，且画出原理方框图，说明其工作原理。
三、如图2为电路。求输入电压ui与输出电压u0之间的微分方程， 并求该电路的传递函数
+
图1 炉温控制结构图
uiR(a)u0uiC(b) R
u0图2
四、求拉氏变换与反变换 uLCu0it1． 求[0.5?te]
(c)2． 求
?1[3s]
(s?1)(s?2)
五、化简图3所示的框图，并求出闭环传递函数
H2(S)Xi(S)G1(S)G2(S)G3(S)XO(S)H1(S) 图3
六、图4示机械系统由质量m、阻尼系数C、弹簧刚度K和外力f(t)组成的机械动力系统。图4(a)中xo(t)是输出位移。当外力f(t)施加3牛顿阶跃力后(恒速信号)，记录仪上记录质量m物体的时间响应曲线如图4（b）所示。试求： 1）该系统的微分方程数学模型和传递函数； 2）该系统的自由频率?n、阻尼比?；
3）该系统的弹簧刚度质量m、阻尼系数C、弹簧刚度k； 4）时间响应性能指标：上升时间ts、调整时间tr、稳态误差ess。
f(t)kcmx0(t)x00.0951.0t024
图4(a) 机械系统 图4（b）响应曲线
图4
七、已知某系统是单位负反馈系统，其开环传递函数Gk?10，则该系统在单位脉冲、5s?1单位阶跃和单位恒速信号（斜坡信号）作用下的稳态误差ess分别是多少？
八、设有如图5所示的反馈控制系统，试求根据劳斯判据确定传递函数k值的取值范围。
Xi(s)×-1sk(s?1)(s?5)X0(s)Ts?1
X(s)图5
机械工程控制基础复习题B答案
一、填空题
1 稳定性、快速性 准确性。
2 开环控制系统 和 闭环控制系统 。 3 微分方程 、传递函数等。 4 稳态误差，控制精度。 5
1?e?t/T。
6 时域性能指标和频域性能指标。 7 谐波。 8 输入信号。 9 抗冲击能力。 10. 1/s 。
二、简答题
1， 解：∵ C(s)?G(s)R(s)?11?
0.5s?1s?10.5 ?s0.5s?1?2t∴ c(t)?1?e 图如右所示。 2， 解：
3， 解：稳定。但相位稳定余量小，即稳定程度不好。?,Kg(db),?c,?g如图所示。
4， 解：系统的特征方程为：
s3?9s2?20s?K?0
Routh阵如右所示，由Routh判据得：
0?K?180
三、解：
输出量：炉温。输入量：给定电压信号。被控对象：电炉。
系统包括：电位器、放大器、电机、减速器以及自藕调压器、热电偶。 原理方框图：
四、解：
跟据电压定律得
1
u0dt?u0?ui RC
d2u01du0d2ui ??22dtRCdtdt
RCs
G(s)? RCs?1
五、解：
?解：
H2 Xi(s) G1 _ _ + Xo(s) G2 G3 H1/G3
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